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太原理工大學採礦工程學科簡介

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太原理工大學採礦工程學科簡介
基本概況
  太原理工大學採礦工程學科始建於1958年的山西礦業學院採礦工程專業,爲華北地區,乃至全國培養和輸送了大批優秀人才。採礦工程學科1986年批准碩士學位授予權,1996年正式列爲山西省重點學科,1998年批准採礦工程博士學位授權點,2003年批准礦業工程一級學科博士後流動站。2007年增列爲國家重點培育學科。太原理工大學採礦工程學科主要由礦業工程學院的採礦工程系,校直屬的採礦工藝研究所組成。共有教師68名,實驗人員8名,其中:博導8名,教授19名,副教授28名,博士23名,在讀博士研究生19名。實驗室建築面積達到5000m2,實驗設備總值3600萬元,目前擁有大型真三軸多功能試驗機、225kv顯微CT實驗系統、巖體固流耦合試驗檯、低滲透煤層煤層氣開採的水力割縫及定向鑽機和中試試驗檯等一批大型、高精尖的國內一流的實驗設備。
  太原理工大學採礦工程學科除煤礦開採方法、礦山壓力與岩層控制、巷道圍巖支護、採礦系統工程等傳統的研究方向人才濟濟外,更具有原位溶浸採礦、煤層氣開採等幾個國內獨具特色、朝氣蓬勃和實力雄厚的新興學科方向和人才隊伍,並取得了頗豐的成果。
  本學科點始終圍繞着解決晉陝蒙地區煤礦重大技術難題和礦產資源高效安全開採的國際性技術難題攻關和選擇申報國家、省部及企業的科研任務,始終圍繞採礦工程基礎研究與應用研究相長,本學科組二十年來,持續承擔國家攻關課題、863項目、國家自然科學基金重點項目和麪上項目,省部級項目,並承擔企業的重大技術難題攻關與服務項目。近十幾年來,每年進賬的科研經費1500萬元,加上延續和預研項目,實際上每年用於科研的活動經費達4000萬元以上。本學科圍繞上述6個研究方向,不斷地提出新理論、新技術、並不斷地攻克技術難題,推動了煤炭及其它礦產資源開採的重大技術進步。這些年來,更是快速發展,產出了許多有重要影響的標誌性成果,連續獲得國家技術發明二等獎和國家科技進步二等獎2項,獲得省部級科技進步獎30餘項。樑衛國博士獲得2008年度全國百篇優秀博士學位論文,從而填補了太原理工大學該領域的空白。
  本學科點有一批朝氣蓬勃的學術帶頭人,緊密圍繞採礦工程的主方向,紮紮實實地工作,不斷創新和研發出新的技術。目前本學科整體處於國際先進水平。
  主要研究方向:
  1) 高產高效開採方法:這是採礦工程的主幹學科方向,具有我校鮮明特色的是1980年代開始的“傾斜長壁開採方法”、1980年代後期開始的“放頂煤開採方法”和1990年代後期開始的“綜採大采高開採方法”。尤其在放頂煤開採方法方面成果卓著,靳鍾銘教授帶領的課題組,最先開展了“綜採放頂煤開採”的理論研究,主持進行了以後對放頂煤開採技術有重要影響的“潞安王莊煤礦4309綜採放頂煤工作面的工業試驗”。發現了頂煤壓裂區分佈、放頂煤工作面支架最大支護阻力小於普採面的最大支護阻力;提出了預注水和煤層裂隙方位匹配的中硬煤放頂煤軟化技術,提出了頂煤冒放性控制理論,並在潞安、大同、晉城、準格爾、海渤灣等礦區廣泛使用。其成果2001年獲得國家科技進步二等獎。圍繞綜採大采高採煤方法:提出了煤壁片幫機理、大采高支架架型和穩定性、支架支護阻力、頂板變形、跨落及頂板移動結構等理論。長期進行了鄂爾多斯地區淺埋深、厚煤層、一次採高5.5m的開採工藝的研究,爲神東礦區建成世界領先的現代化礦井做出了重要貢獻。
  2) 原位溶浸採礦理論與技術 這是國內外採礦工程學科孕育多年,但進展緩慢的新興研究方向,長江學者趙陽升教授憑藉他二十多年從事礦山岩體固流耦合理論研究的雄厚基礎,從1990年代中期開始,在鹽礦控制水溶開採、岩鹽油氣儲庫控制溶解建造、油頁岩原位開採、高溫巖體地熱開採等資源開採領域,提出了創新的技術與工藝,取得鹽類礦牀羣井致裂控制水溶開採方法的兩項發明專利,在多個企業使用,實現了鹽礦水溶開採方法的重大技術變革,2005年獲得國家技術發明二等獎。發明的“對流加熱油頁岩開採油氣的方法”,現正開始工業試驗,該項技術對於我國油頁岩油氣資源的開採,保障我國能源安全具有重大意義。
  3) 礦山壓力與岩層控制 本學科主要針對山西、內蒙煤系地層和特厚煤層開採方法的特點,如大同煤田和寧武煤田的厚層狀砂礫岩頂板,沁水煤田的石灰岩頂板,以及東勝煤田厚層狀砂礫岩頂板,從1980年代初期開始至今,持續開展了堅硬頂板礦山壓力研究,提出了懸板懸樑模型,預注水和預裂爆破弱化的堅硬頂板控制理論,提出了堅硬頂板衝擊來壓、大面積跨落的颶風理論等,直接指導了大同-寧武煤田與東勝煤田堅硬頂板控制與支架選型。在山區地表開採沉陷規律及其引發山體滑坡的預計、預測和防治方面在國內獨樹一幟,具有重要影響。
  4) 巷道圍巖穩定性控制理論與技術 隨着我國煤礦開採深度增加,巷道斷面增大,地下水和採動載荷的作用使巷道圍巖穩定性控制十分困難,本學科在此方向的顯著特色是:錨-樑-網-索-注聯合支護與加固理論及技術,錨杆支護質量動態無損檢測和錨杆支護新型材料。提出了煤系地層巷道岩層結構分類方法,與針對各類圍巖條件的支護方案,研製了NS錨固材料,並對巨厚鬆軟岩層、破碎複合頂板、厚層鬆軟大斷面開切眼、流變軟巖回採巷道、鬆軟破碎的全煤巷道成功地實現了綜合支護。針對國內煤礦巷道及其它地下工程錨杆的大規模使用,研究了錨杆底端反射波的特徵,提出了檢測用的導波理論,研製了錨杆錨固質量底端反射檢測儀器,並初步在煤礦中應用。
  巖巷的快速掘進技術,極鬆軟煤巷的快速掘進與支護技術方面的發展,如鬆軟煤層巷道的支護技術與錨杆支護的無損檢測裝備化,形成標誌性成果。
  5) 煤層氣開採與瓦斯災害治理
  本學科方向針對高瓦斯煤層、低滲透煤層、煤層氣開發、甲烷冰合成儲運等煤層氣開採和礦井瓦斯防治領域的前沿性理論、技術與工程問題,系統地進行了一系列開拓性研究,取得了一批國際國內矚目的成果。
  其顯著特色是:
  ① 煤層瓦斯運移的固流耦合與擴散滲流理論 我校建立了國內外第一個煤層瓦斯流動的固氣耦合數學模型及其數值解法,揭示了孔隙瓦斯作用下煤體有效應力規律,建立了瓦斯擴散滲流理論模型和孔隙裂隙煤體瓦斯愈滲理論模型。
  ② 低滲透煤層瓦斯抽放理論與技術 根據我校創立的理論,提出了兩種低滲透煤層瓦斯抽放技術方案,注二氧化碳氣驅替煤層瓦斯的方法;水力割縫強化低滲透煤層瓦斯抽放的方法。從1997到2007年,歷時10年,研製成功低滲透煤層改造的水力定向鑽孔――割縫的成套裝備與技術,2004 年在潞安礦務局五陽煤礦試驗,取得了低滲透煤層瓦斯抽放的初步效果。共獲得國家發明專利8項。
  ③ 甲烷冰人工合成與儲運技術,我校研製成獨具特色的甲烷冰人工合成實驗臺,已成功地合成了甲烷冰,其含氣密度達155m3/噸,是目前人工合成的最好指標。爲礦井瓦斯治理與利用開拓了全新的方向,在國內外著名學術刊物發表了100餘篇學術論文,被SCI收錄8篇。近年將在低滲透煤層瓦斯抽放技術與裝備方面取得突破,從而大大緩解煤礦瓦斯災害的威脅。
  6) 採礦系統工程 針對晉陝蒙地區煤炭開採基地的現代化大型礦井的建設,開展了礦山系統定性與定量、靜動態相結合的系統工程研究,特色是:礦井開採系統優化;礦井生產決策諮詢實施系統;礦井運輸系統可靠性及其監測裝置,研製成功並推廣應用了水平活動煤倉和膠帶輸送機在線檢測裝置,爲大型礦井生產系統可靠性保障做出了重要貢獻。